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公開番号2025108677
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-23
出願番号2025069794,2024159276
出願日2025-04-21,2016-12-15
発明の名称発光装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類G09F 9/30 20060101AFI20250715BHJP(教育;暗号方法;表示;広告;シール)
要約【課題】走査線に接続されるトランジスタのゲート容量が低減された、新規な構成の表示
装置等を提供すること。または、走査線の抵抗が低減された新規な構成の表示装置等を提
供すること。または、高精細に画素を配置することが可能な、新規な構成の表示装置等を
提供すること。または、製造コストの上昇が抑制された、新規な構成の表示装置等を提供
すること。
【解決手段】走査線に接続された第1のゲート電極および第2のゲート電極を有するトラ
ンジスタにおいて、第1のゲート電極を低抵抗な金属材料で構成し、第2のゲート電極を
酸化物半導体層の酸素欠損を低減できる金属酸化物材料で構成する。第1のゲート電極は
、走査線に接続され、第2のゲート電極は定電位が与えられる配線に接続される構成とす
る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１のトランジスタ乃至第３のトランジスタと、発光素子と、信号線と、電流供給線と、配線と、を画素部に有し、
前記第１のトランジスタは、前記信号線に入力される画像データに応じた信号に従って、前記電流供給線から前記発光素子への電流の供給を制御する機能を有し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記信号線と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタは、前記画像データに応じた信号の、前記第１のトランジスタへの入力を制御する機能を有し、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記配線と電気的に接続される発光装置であって、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域を有する半導体膜と、
前記半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に配置された領域を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第２の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第３の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第１の導電膜と電気的に接続される第４の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続される第５の導電膜と、
前記第３の導電膜の上方に配置された領域を有し、前記第４の導電膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第５の導電膜の上方に配置された領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第３の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記電流供給線としての機能を有する第６の導電膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第５の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記信号線としての機能を有する第７の導電膜と、を有し、
前記第２の導電膜は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第６の導電膜は、隣接する少なくとも二つの画素に渡って第１の方向に延伸した形状を有し、
前記第７の導電膜は、前記隣接する少なくとも二つの画素に渡って前記第１の方向に延伸した形状を有する、
発光装置。
続きを表示（約 6,000 文字）【請求項２】
第１のトランジスタ乃至第３のトランジスタと、発光素子と、信号線と、電流供給線と、配線と、を画素部に有し、
前記第１のトランジスタは、前記信号線に入力される画像データに応じた信号に従って、前記電流供給線から前記発光素子への電流の供給を制御する機能を有し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記信号線と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタは、前記画像データに応じた信号の、前記第１のトランジスタへの入力を制御する機能を有し、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記配線と電気的に接続される発光装置であって、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域を有する半導体膜と、
前記半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に配置された領域を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第２の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第３の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第１の導電膜と電気的に接続される第４の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続される第５の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記配線としての機能を有する第８の導電膜と、
前記第３の導電膜の上方に配置された領域を有し、前記第４の導電膜の上方に配置された領域を有し、前記第５の導電膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第８の導電膜の上方に配置された領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第３の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記電流供給線としての機能を有する第６の導電膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第５の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記信号線としての機能を有する第７の導電膜と、を有し、
前記第２の導電膜は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第６の導電膜は、隣接する少なくとも二つの画素に渡って第１の方向に延伸した形状を有し、
前記第７の導電膜は、前記隣接する少なくとも二つの画素に渡って前記第１の方向に延伸した形状を有する、
発光装置。
【請求項３】
第１のトランジスタ乃至第３のトランジスタと、発光素子と、信号線と、電流供給線と、配線と、を画素部に有し、
前記第１のトランジスタは、前記信号線に入力される画像データに応じた信号に従って、前記電流供給線から前記発光素子への電流の供給を制御する機能を有し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記信号線と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタは、前記画像データに応じた信号の、前記第１のトランジスタへの入力を制御する機能を有し、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記配線と電気的に接続される発光装置であって、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域を有する半導体膜と、
前記半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に配置された領域を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第２の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第３の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第１の導電膜と電気的に接続される第４の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続される第５の導電膜と、
前記第３の導電膜の上方に配置された領域を有し、前記第４の導電膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第５の導電膜の上方に配置された領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第３の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記電流供給線としての機能を有する第６の導電膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第５の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記信号線としての機能を有する第７の導電膜と、を有し、
前記第２の導電膜は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第６の導電膜は、前記第１の導電膜と重なる領域を有し、
前記第６の導電膜は、隣接する少なくとも二つの画素に渡って第１の方向に延伸した形状を有し、
前記第７の導電膜は、前記隣接する少なくとも二つの画素に渡って前記第１の方向に延伸した形状を有する、
発光装置。
【請求項４】
第１のトランジスタ乃至第３のトランジスタと、発光素子と、信号線と、電流供給線と、配線と、を画素部に有し、
前記第１のトランジスタは、前記信号線に入力される画像データに応じた信号に従って、前記電流供給線から前記発光素子への電流の供給を制御する機能を有し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記信号線と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタは、前記画像データに応じた信号の、前記第１のトランジスタへの入力を制御する機能を有し、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記配線と電気的に接続される発光装置であって、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域を有する半導体膜と、
前記半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に配置された領域を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第２の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第３の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第１の導電膜と電気的に接続される第４の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続される第５の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記配線としての機能を有する第８の導電膜と、
前記第３の導電膜の上方に配置された領域を有し、前記第４の導電膜の上方に配置された領域を有し、前記第５の導電膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第８の導電膜の上方に配置された領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第３の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記電流供給線としての機能を有する第６の導電膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第５の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記信号線としての機能を有する第７の導電膜と、を有し、
前記第２の導電膜は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第６の導電膜は、前記第１の導電膜と重なる領域を有し、
前記第６の導電膜は、隣接する少なくとも二つの画素に渡って第１の方向に延伸した形状を有し、
前記第７の導電膜は、前記隣接する少なくとも二つの画素に渡って前記第１の方向に延伸した形状を有する、
発光装置。
【請求項５】
第１のトランジスタ乃至第３のトランジスタと、発光素子と、信号線と、電流供給線と、配線と、を画素部に有し、
前記第１のトランジスタは、前記信号線に入力される画像データに応じた信号に従って、前記電流供給線から前記発光素子への電流の供給を制御する機能を有し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記信号線と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタは、前記画像データに応じた信号の、前記第１のトランジスタへの入力を制御する機能を有し、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記配線と電気的に接続される発光装置であって、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域を有する半導体膜と、
前記半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に配置された領域を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第２の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第３の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第１の導電膜と電気的に接続される第４の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続される第５の導電膜と、
前記第３の導電膜の上方に配置された領域を有し、前記第４の導電膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第５の導電膜の上方に配置された領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第３の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記電流供給線としての機能を有する第６の導電膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第５の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記信号線としての機能を有する第７の導電膜と、を有し、
前記第２の導電膜は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第６の導電膜は、前記第２のトランジスタのチャネル形成領域との重なりを有さず、
前記第６の導電膜は、隣接する少なくとも二つの画素に渡って第１の方向に延伸した形状を有し、
前記第７の導電膜は、前記隣接する少なくとも二つの画素に渡って前記第１の方向に延伸した形状を有する、
発光装置。
【請求項６】
第１のトランジスタ乃至第３のトランジスタと、発光素子と、信号線と、電流供給線と、配線と、を画素部に有し、
前記第１のトランジスタは、前記信号線に入力される画像データに応じた信号に従って、前記電流供給線から前記発光素子への電流の供給を制御する機能を有し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記信号線と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタは、前記画像データに応じた信号の、前記第１のトランジスタへの入力を制御する機能を有し、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記配線と電気的に接続される発光装置であって、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域を有する半導体膜と、
前記半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に配置された領域を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第２の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記半導体膜と電気的に接続される第３の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第１の導電膜と電気的に接続される第４の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続される第５の導電膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記配線としての機能を有する第８の導電膜と、
前記第３の導電膜の上方に配置された領域を有し、前記第４の導電膜の上方に配置された領域を有し、前記第５の導電膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第８の導電膜の上方に配置された領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第３の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記電流供給線としての機能を有する第６の導電膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、前記第５の導電膜と電気的に接続され、かつ、前記信号線としての機能を有する第７の導電膜と、を有し、
前記第２の導電膜は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第６の導電膜は、前記第２のトランジスタのチャネル形成領域との重なりを有さず、
前記第６の導電膜は、隣接する少なくとも二つの画素に渡って第１の方向に延伸した形状を有し、
前記第７の導電膜は、前記隣接する少なくとも二つの画素に渡って前記第１の方向に延伸した形状を有する、
発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記第２の導電膜乃至前記第５の導電膜のそれぞれは、チタンまたは窒化チタンを含む第１の膜と、前記第１の膜上のアルミニウムを含む第２の膜と、前記第２の膜上のチタンまたは窒化チタンを含む第３の膜と、を有する、
発光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、酸化物半導体を有するトランジスタが設けられた表示装置に関する
。
続きを表示（約 2,100 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明
の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロ
セス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に
関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装
置、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体層を用いてトランジスタ（電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）、または薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ともいう）を構成する技術が注目
されている。該トランジスタは集積回路（ＩＣ）や画像表示装置（表示装置）のような電
子デバイスに広く応用されている。トランジスタに適用可能な半導体層としてシリコンを
代表とする半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目さ
れている。
【０００４】
例えば、酸化物半導体として、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｎなどを含む非晶質酸化物を用い
てトランジスタを作製する技術が開示されている（特許文献１参照）。また、自己整列ト
ップゲート構造を有する酸化物層のトランジスタを作製する技術が開示されている（特許
文献２参照）。また電界効果移動度を高めるために、上下のゲート電極の電界によってチ
ャネルが形成される酸化物層を電気的に取り囲む構造のトランジスタを作製する技術が開
示されている（特許文献３参照）。
【０００５】
また、チャネルを形成する酸化物半導体層の下地絶縁層に、加熱により酸素を放出する
絶縁層を用い、該酸化物半導体層の酸素欠損を低減することで、閾値電圧のシフトが小さ
いといった、電気的な信頼性が高められたトランジスタを作製する技術が開示されている
（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００６－１６５５２９号公報
特開２００９－２７８１１５号公報
特開２０１４－２４１４０４号公報
特開２０１２－００９８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
酸化物層を有するトランジスタは、表示装置への応用が期待されている。トランジスタ
は、高い電界効果移動度および高い信頼性が要求される。高い電界効果移動度を得るため
には、チャネルが形成される酸化物層を電気的に取り囲む構造のトランジスタが有効であ
る。しかしながらゲート電極の電界によって、チャネルが形成される酸化物層を電気的に
取り囲む構造のトランジスタを走査線の信号で駆動する場合、該トランジスタのゲート容
量が大きくなりすぎてしまうといった問題があった。
【０００８】
ゲート容量を小さくするためには、ゲート電極で酸化物層を取り囲む構造ではなく、シ
ングルゲート構造とすることが有効である。しかしながら高い信頼性を得るために、酸化
物層のように加熱により酸素を放出するゲート電極をトップゲートとして採用する場合、
金属によるゲート電極とに比べて、ゲート電極つまり走査線の抵抗が高くなってしまうと
いった問題があった。
【０００９】
加熱により酸素を放出するゲート電極をトップゲートに採用する構成は、トランジスタ
の信頼性を高めるうえで有効であるため、当該構成を維持したうえで走査線の抵抗を下げ
るためには、ボトムゲートとして金属によるゲート電極を採用し、ボトムゲート側の金属
配線で走査線を形成する構成が有効である。しかしながら、トップゲートとボトムゲート
との接続するための開口部を画素領域のように狭い領域に形成するため配置が困難となり
、高精細な表示装置を実現することが難しくなるといった問題があった。また、加熱によ
り酸素を放出するゲート電極に、金属配線を積層して走査線の抵抗を下げる構成も考えら
れるが、工程が増えるために製造コストが上昇してしまうといった問題があった。
【００１０】
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、走査線に接続されるトランジスタのゲート容量が
低減された、新規な構成の表示装置等を提供することを課題の一とする。または本発明の
一態様は、走査線の抵抗が低減された新規な構成の表示装置等を提供することを課題の一
とする。または、本発明の一態様は、高精細に画素を配置することが可能な、新規な構成
の表示装置等を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、製造コスト
の上昇が抑制された、新規な構成の表示装置等を提供することを課題の一とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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